(57)【要約】【課題】本発明は、特に、通信機器などに用いられる高周波スイッチに関するものであり、高アイソレーション特性を目的とするものである。【解決手段】高周波信号を入出力するための入力端子１および出力端子２と、入力端子１と出力端子２の間に設けられ高周波信号の通過、遮断を制御するダイオード３と、ダイオード３の遮断時における寄生容量による高周波信号の結合を抑制するキャンセル回路７を備え、キャンセル回路７はダイオード３に並列接続したコンデンサ４とコンデンサ５の直列回路８と、一端をコンデンサ４とコンデンサ５の間に接続し、他端を接地したインダクタ６から構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号を入出力するための入力端子および出力端子と、前記入力端子と前記出力端子の間に設けられ前記高周波信号の通過、遮蔽を制御するスイッチ素子と、前記スイッチ素子の遮断時における寄生容量による高周波信号の結合を抑制するキャンセル回路を備え、前記キャンセル回路は前記スイッチ素子に並列接続した第１のコンデンサと第２のコンデンサの直列回路と、一端を前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサの間に接続し、他端を接地したインダクタから構成したことを特徴とする高周波スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は携帯電話に代表される無線機器に使用される高周波スイッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話に代表される無線機器に使用される高周波スイッチでは、ダイオード等のスイッチ素子をＯＮ、ＯＦＦさせて高周波信号の通過、遮断をおこなっている。スイッチ素子には寄生容量が存在し、遮断時のアイソレーション特性が十分ではないためキャンセル回路を設けている。
【０００３】
例えばダイオードをスイッチ素子として用いる場合は、ダイオードのアノード、カソード間にインダクタとコンデンサが直列に接続された回路を接続し、ダイオードのＯＦＦ時の寄生容量とインダクタの並列共振によりダイオードＯＦＦ時のインピーダンスを高くしている。またインダクタと直列に設けられたコンデンサはダイオードのＯＮ、ＯＦＦを制御するための直流電流の阻止に用いられている。
【０００４】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平６−１９７０３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成では、高周波スイッチの使用周波数帯においてインダクタと並列共振させるにはダイオードのＯＦＦ時の寄生容量が微小なため、インダクタンスの大きなものが必要であった。また直流電流阻止用のコンデンサの容量は、インダクタとコンデンサの直列共振周波数が高周波スイッチの特性に影響を与えないように、高周波スイッチの使用周波数帯に対して十分低く設定する必要があり大きな容量を必要としていた。
【０００６】
このようにスイッチ素子に接続するインダクタやコンデンサの素子値が大きいため、その素子自体が共振してしまう自己共振周波数がアイソレーションの必要な周波数に近くなり、本来のインダクタやコンデンサの特性から劣化を生じ、また素子のＱ値が低くなるため寄生容量とインダクタの共振による減衰量が不十分で、高周波スイッチとして十分なアイソレーション特性が得られなかった。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、アイソレーション特性の優れた高周波スイッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明は、高周波信号を入出力する入出力端子の間に備えた高周波信号の通過、遮断を制御するスイッチ素子と、スイッチ素子に並列接続した第１のコンデンサと第２のコンデンサの直列回路と、一端を第１のコンデンサと第２のコンデンサの間に接続し、他端を接地したインダクタ素子から成る回路構成とした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、アイソレーション特性の優れた高周波スイッチを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態における高周波スイッチについて、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態１における、高周波スイッチの回路図である。この高周波スイッチは高周波信号を入出力するための入力端子１および出力端子２と、入力端子１と出力端子２の間に設けられ高周波信号の通過、遮断を制御するスイッチ素子としてダイオード３を用い、高周波スイッチの遮断時におけるダイオード３の寄生容量による高周波信号の結合を抑制するキャンセル回路７を備えている。
【００１２】
このキャンセル回路７はダイオード３に並列接続したコンデンサ４とコンデンサ５の直列回路８と、一端をコンデンサ４とコンデンサ５の間に接続し他端を接地したインダクタ６から構成され、ダイオード３のアノード側から印加する制御信号によりダイオード３のＯＮ、ＯＦＦ制御を行い高周波信号の通過、遮断をするシングルポール・シングルスロー（ＳＰＳＴ）型の回路である。
【００１３】
図１の回路構成においてダイオード３がＯＦＦの場合、ダイオード３には微小な寄生容量が存在し、等価的に図２で示すコンデンサ９と表すことができる。このコンデンサ９とコンデンサ４、コンデンサ５により形成される回路部分を、デルタースター変換を用いて変換すると高周波スイッチは図３に示す回路となる。この回路はコンデンサ１０、コンデンサ１１、コンデンサ１２とインダクタ６からなるハイパスフィルタを形成するとともに、コンデンサ１２とインダクタ６の直列共振回路１３による減衰極を有する。
【００１４】
このハイパスフィルタのカットオフ周波数は、高周波スイッチの使用周波数帯より高く設定し、高周波スイッチの使用周波数帯を減衰域とし、さらにコンデンサ１２とインダクタ６による直列共振回路１３の減衰極を、高周波スイッチの使用周波数帯、またはその近傍の周波数に設定することにより高周波スイッチのアイソレーションが確保される。
【００１５】
従来の回路構成では、高周波スイッチが使用する周波数帯にダイオードと並列に接続したインダクタによって共振させ、アイソレーションの改善をしていた。このため広帯域でのアイソレーション特性の改善が困難であったが、本構成により広帯域にわたってアイソレーション特性の改善が図れる。
【００１６】
またコンデンサ１２は図２におけるコンデンサ９とコンデンサ４、コンデンサ５を上記したデルタースター変換により合成した容量となり、ダイオード３がＯＦＦ時の寄生容量であるコンデンサ９の容量より大きくなる。したがってコンデンサ１２とインダクタ６による直列共振回路１３で減衰極を形成するために必要なインダクタ６の素子値は従来の回路方式に比べ小さくてよいことになる。
【００１７】
また一般にダイオード３のＯＦＦ時の寄生容量であるコンデンサ９のＱ値は、ダイオード３を形成する半導体のみならず、半導体を封止する樹脂などを含めた寄生容量で形成されるため、実際のコンデンサ素子として設計されたコンデンサ４、コンデンサ５よりも低くなる。コンデンサ１２のＱ値はコンデンサ素子として設計されたコンデンサ４、コンデンサ５とコンデンサ９の合成されたＱ値となり、ダイオード３がＯＦＦ時の寄生容量コンデンサ９のＱ値より高くなる。このため従来のダイオードＯＦＦ時の寄生容量とインダクタで形成する共振回路で形成される減衰極よりも減衰特性がよくなり、高アイソレーションの特性が得られる。
【００１８】
次に、ダイオード３がＯＮ時には、図４に示すようにダイオード３は等価的に微小な値インダクタ１４で表すことができる。このインダクタ１４とコンデンサ４，コンデンサ５により形成される回路部分をデルタースター変換するとその等価回路は図５に示すようになり、インダクタ１５、インダクタ１６、コンデンサ１７、インダクタ６によるローパスフィルタを形成するとともに、コンデンサ１７とインダクタ６の直列共振回路１８による減衰極を有する回路となる。
【００１９】
ここで構成されるローパスフィルタは、ダイオード３がＯＮ時のインダクタ１４の値が微小なため、インダクタ１５、インダクタ１６も小さな値となり、高周波スイッチの使用周波数帯を通過させ、それよりも高域でカットオフ周波数をもち、直列共振回路１８による減衰極も高域側に現れるものとなる。
【００２０】
以上の構成を用いた特性例として、２ＧＨｚ帯の高周波信号の通過、遮断をする高周波スイッチの、遮断の場合の２ＧＨｚ近傍でのアイソレーション特性を図６に、通過の場合の広帯域での伝送特性を図７に示す。ここで横軸は周波数、縦軸はデシベル（ｄＢ）表示の伝送損失を表している。
【００２１】
図６に示すように通過、遮断を行う所望の周波数２ＧＨｚ近傍で高いアイソレーション特性が得られる。また図７に示すように通過の場合にはローパスフィルタ特性が得られるため２ＧＨｚ近傍を通過させるとともに高調波域での減衰が得られ、加えて直列共振回路１８による減衰極が２ＧＨｚの２倍の４ＧＨｚ付近に形成されることによりさらに減衰特性が良くなっている。
【００２２】
従来構成では、ダイオードに並列に接続したインダクタとコンデンサによる回路は高周波スイッチの遮断時の、アイソレーション特性の改善のみであったが、本構成を用いることにより、高周波スイッチの通過時にローパスフィルタ特性が得られ、さらには直列共振回路１８による減衰極特性を併せ持つことにより、通過する高周波信号の高調波対策にもなるのである。
【００２３】
なお従来の回路構成では例えば２ＧＨｚ帯の高周波スイッチの場合、インダクタが３０ｎＨ、コンデンサが１０ｐＦ程度の素子値が必要であったのが、本構成を用いることにより図１に示すダイオードに接続するコンデンサ４、コンデンサ５がそれぞれ１ｐＦ、インダクタ６が１ｎＨ程度で実現できる。
【００２４】
またこのような高周波スイッチを形成するにおいては、誘電体からなる積層体の内層部分にコンデンサやインダクタの素子を電極パターンで構成し、積層体の表面にダイオードを実装する構成が考えられるが、このような構成において、先に述べたように内部のインダクタは３０ｎＨが１ｎＨに、コンデンサは１０ｐＦが１ｐＦとなった場合に、その積層体の体積は、インダクタを形成する部分において３０分の１の体積、コンデンサを形成する部分において５分の１の体積といったように、従来に比べ非常に小型化した高周波スイッチを提供できる。
【００２５】
さらに素子値が小さいため自己共振周波数が高くなり、それぞれの素子のＱ値も高く保つことができるため直列共振による減衰極が鋭くなり、アイソレーション特性が優れた高周波スイッチとなる。
【００２６】
以上のように、本一実施形態では図１に示すダイオード３と並列接続したコンデンサ４、コンデンサ５の直列回路８と、一端をコンデンサ４、コンデンサ５の間に接続し、他端を接地したインダクタ６を接続する回路構成を用いることにより、高周波スイッチの遮断時のアイソレーション特性に優れ、かつ通過時にはローパスフィルタ特性も得られ、通過する信号の高調波対策にもなるのである。またダイオード３に接続する各素子を集積化する場合にも素子値が小さいため小型化できるという効果を有する。
【００２７】
またこの回路構成を用いたＳＰｎＴ（ｎは整数）等の高周波スイッチに用いることにより同様の効果が得られる。
【００２８】
なおここではダイオードを用いて説明をおこなったが、スイッチ素子としてＦＥＴなどのトランジスタや、ＭＥＭＳを用いたスイッチ素子に置き換えしても同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
以上のように、本発明にかかる高周波スイッチは、アイソレーション特性が優れるという効果を有し、通信機器などに用いられ高性能化が望まれる高周波スイッチに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態における高周波スイッチの回路図
【図２】ダイオードＯＦＦ時の高周波スイッチの等価回路図
【図３】ダイオードＯＦＦ時の高周波スイッチの回路変換後の回路図
【図４】ダイオードＯＮ時の高周波スイッチの等価回路図
【図５】ダイオードＯＮ時の高周波スイッチの回路変換後の回路図
【図６】高周波スイッチの遮断時のアイソレーション特性図
【図７】高周波スイッチの通過時の伝送特性図
【符号の説明】
【００３１】
１  入力端子
２  出力端子
３  スイッチ素子（ダイオード）
４、５  コンデンサ
６  インダクタ
７  キャンセル回路
８  直列回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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